大气污染控制工程课后题答案

PAGE\*MERGEFORMAT#1.1干结空气中N2、Q、Ar和CO气体所占的质量百分数是多少?解：按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol,nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为Ar%=0.781咒28.01X100%=75.51%，02%=0.209X32.00X100%=23.08%；28.97x128.97x10.00934咒39.940.00033x44.01=咒100%=1.29%，CO2%=咒100%=0.05%。28.97x11.2根据我国的《环境空气质量》的二级标准，求出分数。解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO:4.00mg/m3。按标准状态下1m干空气计算，其摩尔数为28.97x1SO、NO、CO三种污染物日平均浓度限值的体积31x10-一—=44643mol。故三种污染物体积百分数分别为:22.4012心0」010=0.058ppm46x44.643SO：。.伪10=0.052ppm，NQ：64x44.643CO12^=3.20ppm。28X44.6431.3CCl4气体与空气混合成体积分数为1)CC14在混合气体中的质量浓度P1.50X10-4的混合气体，在管道中流动的流量为10乩、/s，试确定:(g/m3N)和摩尔浓度c(mol/m3N);2)每天流经管道的CCL质量是多少千克?解:1)P(g/m3N)型曲学4=1.031g/mN22.4X10°c(mol/m3n)=匸50%106.70x10」mol/mN。22.4X102)每天流经管道的1.4成人每次吸入的空气量平均为CCl4质量为1.031X10X3600X24X10-3kg=891kg500cm3,假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200Pg/m3,试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为解：每小时沉积量200X(500X15X60X10「6)X0.12kg=10.81.5设人体肺中的气体含CO为2.2X10「4,平均含氧量为19.5%。终将达到饱和水平的百分率。解：由《大气污染控制工程》P14(1-1)，取M=2100.12。如果这种浓度保持不变，求COHb浓度最CO^=M严210x^=0.2369，O2HbCOHb饱和度PCoCOHbCOHbgHb二COHb+O2Hb+cOHb/O2Hb=100S6r19.15%1.6设人体内有4800mL血液，每100mL血液中含20mL氧。从事重体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min，受污染空气中所含CO的浓度为10「4。如果血液中CO水平最初为：1)0%2)2%计算血液达到7%勺CO饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的CQ全被血液吸收。解：含氧总量为4800^20=960mL。不同CQ百分含量对应CQ的量为:1002%.96^x2%98%1）最初co水平为2）最初CO水平为=19.59mL，7%■960x7%=72.26mL93%72.265c-=._=172.0min；4.2x10铁10372.26—19.59“匚..==125.4min4.^10X100%寸t2%寸tLv/6叽=2"1400U4=11581.8m。KP2.2X0.21.7粉尘密度1400kg/m3，平均粒径1.4Pm，在大气中的浓度为0.2mg/m3,对光的折射率为2.2，计算大气的最大能见度。解:由《大气污染控制工程》P18（1-2）,最大能见度为2.11kg所需理论空气量和产生的理论烟气量；）干烟气中SQ的浓度和CQ的最大浓度;）当空气的过剩量为10%寸，1kg燃油含：重量（g）解:摩尔数（HbO8551071.25113—2.50.312522.51.2555.250.3125所需的空气量及产生的烟气量。g）需氧数（g）71.2527.625已知重油元素结果如下：C:85.5%H:11.3%Q:2.0%N:0.2%S:1.0%，试计算：1）燃油N元素忽略。1）理论需氧量设干空气O:71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kgNt体积比为1:3.78，则理论空气量22.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CQ71.25mol,HQ55.25+11.25=56.50mol理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg2）干烟气量为502.99—56.50=446.49mol/kg重油。99.1875X4.78=474.12mol/kg重油。即474.12X,SQ0.1325mol,M3.78X99.1875=374.93mol。重油。即502.99X22.4/1000=11.27m「/kg重油。SQ百分比浓度为0.3125X100%=0.07%,446.497125空气燃烧时CQ存在最大浓度JX100%=15.96%。446.493）过剩空气为10%寸，所需空气量为1.1X10.62=11.68m3Mkg重油，产生烟气量为11.267+0.1X10.62=12.33m3N/kg重油。2.2普通煤的元素分析如下：C65.7%;灰分18.1%;S1.7%;H3.2%;水分9.0%;Q2.3%（含N量不计）1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SQ在烟气中的浓度（以体积分数计）；2）假定烟尘的排放因子为80%计算烟气中灰分的浓度（以mg/m示）；3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。解：相对于碳元素作如下计算:mol/molC65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010Q2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol水分9.01.644g/mol故煤的组成为Chl.584S0.010C0.013,燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为%(质量)mol/100g煤1005.475=18.26g/molC。燃烧方程式为CH0.584S0.010Q0.01^*'n(Q2十3.78N2)TCQ^0.292H2^0.010SQ2+3.78nN?n=1+0.584/4+0.010-0.013/2=1.14951)理论空气量^1495"1中3.78)x1000x22.4x10」m3/kg=6.74m3/kg；18.26SQ在湿烟气中的浓度为0.010咒100%=0.174%16441+0.292+0.010+3.78X1.1495+182)产生灰分的量为181x1000x80%=144.8g/kg100烟气量(1+0.292+0.010+3.78X1.1495+1.644/18)X1000/18.26X22.4X10-3=6.826m3/kg1448-灰分浓度为X103mg/m=2.12X104mg/m6.8261000x1.7%X1.7X403)需石灰石一3200=103.21kg/t煤35%2.3煤的元素分析结果如下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；Q4.7%灰分10.6%。在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中解：SQ的浓度。按燃烧1kg煤计算重量(g)摩尔数（mol）需氧数（mol）79566.2566.2531.12515.56257.780.18750.187552.8752.94HQ设干空气中N2:Q体积比为3.78:1,所需理论空气量为4.78X(66.25+7.78+0.1875)=354.76mol/kg煤。理论烟气量CQ266.25mol,SQ20.1875mol,H2Q15.5625+2.94=18.50molN23.7^354.7^280.54mol4.78总计66.25+'8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实际烟气量365.48+0.2X354.76=436.43mol/kg煤，SQ浓度为0X100%=0.043%。436.432.4某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%;CQ5%Q0.2%;CQ28.5%旳3.0%;CH0.7%;252.4%;空气含湿量为12g/m3N，a=1.2，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。解：取1mol煤气计算HkS0.002mol耗氧量0.003molCQ20.05molCO0.285mol0.143molH2(0.13-0.004mol0.063molCH40.007mol0.014mol共需O0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。设干空气中C2体积比为3.78:1，则理论干空气量为0.223X(3.78+1)=1.066mol。取a=1.2，则实际干空气1.2故X1.066mol=1.279mol。空气含湿量为12g/m3N，即含HC0.67mol/m3n，14.94L/m3NoH2C体积分数为1.493%。故实际空气量279为=1.298molo1-1.493%烟气量SQ:0.002mol，CO:0.285+0.007+0.05=0.342mol，N:0.223X3.78+0.524=1.367molH2C0.002+0.126+0.014+1.298X1.493%+0.004=0.201mol故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.2X1.066=2.125mol2.5干烟道气的组成为：CQ11%（体积），Q8%CQ?%SQ120X10-6（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmH和443K条件下为5663.37m3/min，水气含量8%（体积）o试计算：1）过量空气百分比；2）SQ的排放浓度（Ag/m3）;3）在标准状态下（1atm和273K），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解：1）Nt%=1-11%-8%-2%-0.012%=78.99%8-0.5X2由《大气污染控制工程》P46（2-11）空气过剩八J冥100%=50.5%0.264X78.99-(8-0.5X2)2）在测定状态下,气体的摩尔体积为V2=P1V1T2T1P2J0132^22.^44^39.46L/mol；273x700x133.322取1m3烟气进行计算，则SQ120X10「6m，排放浓度为低咒10k(1_8%)＞；64=0.179g/m3o39.46"03)4)2.622435663.37X—x（1—8%）=2957mN/mino39.4630.0x39.46=52.85g/mNo22.4煤炭的元素分析按重量百分比表示，燃烧条件为空气过量20%,空气的湿度为解：按1kg煤进行计算重量（g）摩尔数（mol）75863.1740.7520.37510.19结果如下：氢50%碳75.8%;氮1.5%;硫1.6%;氧7.4%;灰8.7%,0.0116molH2Q/mol干空气，并假定完全燃烧，试计算烟气的组成。需氧数（mol）63.17S160.50.5HO83.254.625需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol设干空气中N2:Q2体积比为3.78:1，则干空气量为73.86X4.78X1.2=423.66mol,含水423.66X0.0116=4.91mol。烟气中：CO63.17mol;SO0.5mol;HO4.91+4.625+20.375=29.91mol;Nb:73.86X3.78=279.19mol;过剩干空气0.2X73.86X4.78=70.61mol。实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CQH2O63.17X100%443.3829.91x100%443.3870.61x0.209X443.3805=14.25%；SQx100%=0.11%；443.38=6.74%；N2279.19+O.79^70・61X100%=75.55%。100%=3.33%。443.382.7运用教材图2-7和上题的计算结果，估算煤烟气的酸露点。解：SQ含量为0.11%,估计约1/60的SQ转化为SQ,则SQ含量A011%咒丄=183X10°，即Ph2so4=1.83X10—5，lgPh2so4=-4.737。60查图2—7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。2.8燃料油的重量组成为：C86%H14%在干空气下燃烧，烟气分析结果（基于干烟气）为：O1.5%;CQ600X10—6（体积分数）。试计算燃烧过程的空气过剩系数。解：以1kg油燃烧计算，C860g71.67molH140g70mol设生成，耗氧35mol。CQxmol，耗氧0.5xmol，则生成CQ(71.67—x)mol，耗氧(71.67—x)mol。烟气中总氧量C日1.5%xQ量。600X10』15%x—.—+05X+(7167—X)+35=10667+245X，干空气中N:Q体积比为3.78:600X101,则含Nt3.78X(106.67+24.5X)根据干烟气量可列出如下方程：15%XX云+71.67+3.78(106.67+24.5x)=，解得x=o.3O6600勺0600"0故CQ%了1*67-0.306x100%=13.99%；0.306600勺0上3.78(24.5".306+106.67人100%=84.62%0.306600X10*由《大气污染控制工程》P46（2-11）1.5-0.5X0.06空气过剩系数a=1+…=1.070.264X84.62—(1.5—0.5X0.06)3.1一登山运动员在山脚处测得气压为1000hPa,登山到达某高度后又测得气压为500hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米?解：由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述:dP=—gPdZ（1）将空气视为理想气体，即有mCmPV=RT可写为P=MVPM=（2）RT将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：dP一现dZPRT假定在一定范围内温度T的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得:lnP=-一Z+C即In艮=-—（Z2-ZJ（3）RTPRT假设山脚下的气温为10。C，带入（3）式得:5009.8x0.029丄ln=—AZ10008.314X283得iZ=5.7km即登山运动员从山脚向上爬了约i5.7km。3.2在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率:丫1.5」0，丫10J30，Y30^0，咼度Z/m1.5103050气温T/K298297.8297.5297.3解:v1.5^0，v1.5^0，并判断各层大气稳定度。3.3Yiz02978-298-——.=2.35K/100m，不稳定10-1.5_297.5—297.8=1.5K/100m>Yd，不稳定30-10_297.3-297.5=1.0K/100mAYd，不稳定50-30297.5—298常-=1.75K/100m八，30-1.5297.3-298—“_心常=1.44K/100m>Yd，50-1.5不稳定不稳定。在气压为400hPa处，气块温度为230K。若气块绝热下降到气压为600hPa处，气块温度变为多少?解:3.4试用下列实测数据计算这一层大气的幂指数m值。高度Z/m1020304050风速u/m.s「13.03.53.94.24.5解：由《大气污染控制工程》P80（3-23）,0=订（乙）"，取对数得Ig—=mlg（~Z）Z1U1Z1设lg==y,Ig（Z）=x，由实测数据得U1乙x0.3010.4770.60210.699y0.06690.11390.14610.1761由excel进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x故论0.2442。3.5某市郊区地面10m高处的风速为2m/s，估算50m100m200m300m400m高度处在稳定度为B、DF时的风速，并以高度为纵坐标，风速为横坐标作出风速廓线图。解:——(Z10.07U1=U0()Z0=2叫50严10coJI//Z2\0.07cvy/100\0.07ccl/=2.24m/s，U2=U0()=2^()=2.35m/sZ010U3—.Z30.07=U0(—)Zo3（釣。7=2.47m/s,——乙007300007U4=U0(」)=2X(=)0.07=2.54m/SZ010U5应|l）0.07亠（竽严乙10Zo=2.59m/s。稳定度D,m=0.15——忆10.15U1=U0匸)Z0=2汎(50)0.1510=2.55m/s,U；=U；(|v15=Z02舞)。.15=2.82m/sU3—,Z3\0.15=U0(〒)Z0=^(^00)01^3.13m/s，U4104—/Z40.15=U0(hZ0300015心(帀).=3.33m/sU5zZ5、0.15=U0(—)Z0=^(^00)0.1^3.48m/s。10稳定度F,m=0.25U；皿分25Z0=2X(50)0.2510————Z=2.99m/s，U2=U0(―^)0.25Z0如詈宀3"——,Z3.0.25U3=5(/Z0=2咒(空)0.25=4.23m/s，U4104=U0(—)0.25二？"300)0.25=4.68m/sZ010zZ5、0.25U5=U0U)Z0=2咒(型)0.25=5.03m/s1011.0。C,气压为1023hPa。释放后陆续发回相风速廓线图略。3.6一个在30m高度释放的探空气球，释放时的温度为测定位置2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。解：1)根据《AirPollutionControlEngineering》可得高度与压强的关系为应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据发出的高度；2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标,dPgMdzRTdP将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得dz=-2921——TP当t=11.0。C,气压为1023hPa;当t=9.8。C,故P=(1023+1012)/2=1018Pa，T=(11.0+9.8气压为1012hPa，)/2=10.4'C=283.4K,dP=1012-1023=-11Pa—11因此dz=_2921283.4m=89m，1018同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：z=119m>测定位置2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m1192183194821018130715782877315811_98V.35K/100m「d，不稳定;丫2ATk2心Z2_9.8-12皿22--995/12—142）图略3）=—2.22K/100mc0，逆温;也丄-101也T4』14-15"—-163-_15-13_°z5-6"一-536-心T6~Z13-13去z6_7"-290-5$_13-12.6也z7-8-27112.6-1.6=0.15K/100mvYd，稳定;0.37K/100mvYd，稳定;=—1.98K/100m<0，逆温;-0.61K/100mc0，逆温;-1299=0.85K/100mJ，稳定;也丁9」01608*=0.28K/100mc，稳定。测定编号I123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.03.7用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。解:心Z9」0C叭26.7-21.1G1石458=1.22K/100mA0，故丫=-Gr<0，逆温;G2G315.6-21.17638.9-15.6G5—AZa5805.0-25.0血4"2000也T520.0-30.0AT3G4=—1K/100m，故Y4G6=—0.72K/100m，故丫-G^0.72K/100^Vd，稳定;-1.16K/100m，故Y3=—G3=1.16K/100m》Yd，不稳定;=—G4=1K/100mAYd，不稳定;500一2K/100m，故丫5=—Gs=2K/100m>Yd，不稳定;QOn_QCQ.二.=0.43K/100m〉0，故丫6=-G6c0逆温。7003.8解:确定题3.7中所给的每种条件下的位温梯度。以第一组数据为例进行计算：假设地面大气压强为1013hPa,则由习题3.1推导得到的公式InE=_gMP""—（Z2-乙），代入已知数据（温度RTT取两高度处的平均值）即InP2101398X0029咒458，由此解得P2=961hPa。8.314^297《大气污染控制工程》P72（3-15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温：營）。y4.1（；000）0y3K，1000)0.288=299.7(^000)0.288=303.16K,961293-303故位温梯度=293303=2.18K/100m0—458同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下:测定编号123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.0咼度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.0位温梯度/K/100m2.220.27-0.17-0.02-1.021.423.9假如题3.7中各种高度处的气压相应为970、925、935、820、950、930hPa，确定地面上的位温。解:以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式In旦=-gM(Z2-ZJ，设地面压强为PRTP1,970代入数据得到：in—P98x0029X458，解得P=1023hPa。因此8.314咒297日地面=T地面（P00）0.288=2941（般）0.288=292.2KP地面1023测定编号123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.0地面压强/hPa102310121002104010061007地面位温/■C292.2293.1288.4294.7302.5297.4同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下:4.1污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H,污染源到峭壁的距离为L,峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？解：吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有2220（x,y,z,H^^exp（一知{exp[—^"2严]+exp[一葺4现存在峭壁，可考虑ZgCTyCTzP为实源与虚源在所关心点贡献之和。实源2兀UbyCTzexp(-和伶p［一守］+exp［一守］｝虚源P2Qexp[-SKexp[-^rexpZ^UbyCTz因此Q2応Ubybzexp（一診）{exp[-铲]+exp[一守]}+Q—exp[-叮]{exp[-吵]+expl叮]}2口y2J2口z2Q{exp(—y2)+exp[_(2；-2y)2by2by刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。4.2某发电厂烟囱高度120m内径5m,排放速度性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、式计算烟气抬升高度。解：霍兰德公式13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K,大气为中布里格斯（xv=10H）、国家标准GB/T13201-91中的公AH=竺(1.5+2.7「~TaD)u十Ts1315(1.5+2.7咒418—288x5)=96.16m。418布里格斯公式2.7Qh"9.6X10"3*Ts-Ta门2-TrVsD2.7418-288_X9.6x10^418X13.5X52=29521kWA21000kW]}{exp[一写H)2]+exp[_(Z：H)2]}2bz孔且xv=10Hs。此时AH=0.362QH/3x2/3u=0.36^295211/^4^x2/^2.80x2/3按国家标准GB/T13201-91中公式计算,因Q>=2100kVVTs-Ta>=130K>35KAH=noQ^H^u'=1.303x295211/3x1202/3X4°=244.93m（发电厂位于城市近郊，取n=1.303,n1=1/3,n2=2/3）4.3某污染源排出SQ量为80g/s，有效源高为60m,烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下,正下风方向500m处的by=35.3m,bz=18.1m，试求正下风方向500m处sq的地面浓度。解：由《大气污染控制工程》P88（4-9）得p=；ub：exp(英)80=exp(-602)=0.0273mg/m34.4解：阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4-4查得x=500m时by=35.3m,bz=l8.1m。将数据代入式4—8得P(500,50,0,60)=22exp(-)exp(-)=0.010mg/m3。兀咒6咒35.3咒18.12X35.322咒18.12804.4在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m.y=50m处SQ的地面浓度和地面最大浓度。解：阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4-4查得x=500m时CTy=35.3m,bz=18.1m。将数据代入式4-8得兀X6X35.3X18.12X18.12P(500,50,0,60)=80兀x6x35.3x18.1225026023exp(—cCLc2)exP(—c…2)=0.010mg/m。2x35.32x18.14.5某一工业锅炉烟囱高30m直径0.6m,烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K,大气温度为293K,烟囱出口处风速4m/s,SQ排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SQ的地面最大浓度和出现的位置。解：由霍兰德公式求得△H=VsD(1.5+2.7Ts—TaD)=2"0.6(1.5+2.7%405—293x0.6)=5.84m，烟囱有uTs4405效高度为H=Hs+iH=30+5.84=35.84m。(4-11)由《大气污染控制工程》P89(4-10)、Pmax二电电时，.z=¥兀uHejJ2=色浮=25.34m。V2取稳定度为D级，由表4—4查得与之相应的x=745.6m。此时CTy=50.1m。代入上式Pmax=亠*.空聖=0.231卩g/m3。"4x35.84e50.14.6地面源正下风方向一点上,少？假设大气稳定度为B级。解：由《大气污染控制工程》测得P983分钟平均浓度为3.4X10-3g/m3,试估计该点两小时的平均浓度是多(4-31)T2qby2=by1(厂)=cry1(203——)=3.02Uy1(当1h2xD时，by=474m，P=—J2PAGE\*MERGEFORMAT#计算结果表明，在XdV=xv=2xd范围内，浓度随距离增大而升高。4.10某硫酸厂尾气烟囱高50n，SQ排放量为100g/s。夜间和上午地面风速为3m/s，夜间云量为3/10。当烟流全部发生熏烟现象时，确定下风方向12km处SQ的地面浓度。由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4—4得x=12km处，cry=4277m,bz=87.4m。cTyf=cry+H=427+50=433.25m,hf=H+2crz=50+2咒87.4=224.8m88Pf(12000,0,0,50)=V^uh^yf100’—=1.365x10*g/m3。払X3x224.8x433.254.11某污染源SQ排放量为80g/s，烟气流量为265m3/s，烟气温度为418K,大气温度为293K。这一地区的SQ本底浓度为0.05mg/m3，设bz/by=0.5，U^=3m/S，m=0.25,试按《环境空气质量标准》的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。解：按《大气污染控制工程》P91(4-23)Qh=0.35PaQv红=0.35^1013咒265咒418~293=2.810x104kW>~2100kW—418Ts-7H由P80(3-23)U=U10(二)m=3(丄严5=1.687H0.25r10按城市及近郊区条件，参考表4—2,取n=1.303,6=1/3,^=2/3，代入P91(4-22)得-41.30^281001/^Hs2/\2348H5/121.687Hs/4《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m3(年均)，代入P109(4-62)2QHs—J—=—z—AHVjieu(Po-Pb)by2咒80咒10°咒0.5I025_6—也H丫3.142x2.718X1.687(Hs+AH).(0.06—0.05)咒10解得Hs+=Hs+23.48H?12>357.4m170m。于是Hs>=162m实际烟囱高度可取为烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即u,>=1.5X1.687X1700.25=9.14m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s。取uv=20m/s，则有D<=J4X265=41m，实际直径可取为4.0m。V兀uvV兀X204.12试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度之比值等于1.38。解：高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按P88(4-7)P,=exp(-){exp[—(z「H)2]+exp[_(z2H)22—2b；]}ypz士Q[1+exp[—仆2]2.H2/21.018Q(由P89(4-11)2兀Ubybz2；lUbybz42而地面轴线浓度2Qbz兀uH2eby因此，昭/p21.018Q2Q~-2兀gyCTz巳）1.018H2e1.018H2emHeby嘗=1.38得证。5.1根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。粉尘粒径dp/Am0〜1010〜2020〜40>40质量频率g/%36.919.118.026.0解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线,读出d84.1=61.0Pm、d50=16.04m、d15。9=4.2km。b=d50y作图略。5.2根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率污染源质量中位直径集合标准差平炉0.362.14飞灰6.84.54曲线。16.5水泥窑化铁炉60.02.3517.65解：绘图略。5.3已知某粉尘粒径分布数据求其几何标准差、质量中位直径、（见下表），1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布;个数中位直径、算数平均直径及表面积-体积平均直径。2）如果符合,粉尘粒径/Am0〜22〜44~66〜1010〜2020〜40>40浓度/Pgm30.812.2255676273解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d50(MMD=10.3km、d84.1=19.1km、d15。9=5.6Pm。g=y血1=1.85。d50按《大气污染控制工程》P129(5-24)inMMD=1nNMD+31n2%=NMD=3.31Pm；一12P129(5-26)IncIl=1nNMD+2!“bg—5P129(5-29)Indsv=|nNMD+—ln25.4对于题5.3中的粉尘，已知真密度为净体积和堆积体积表示)。=dL=4.004m；dsv=8.53Pm。1900kg/m3，填充空隙率0.7，试确定其比表面积(分别以质量、解：《大气污染控制工程》P135(5-39)32按质量表示Sm=—=3.7x10cm2/gdsvPP6P135(5-38)按净体积表示Sv=一d=7.03x103cm2/cm3SVP135(5-40)按堆积体积表示Sb=6(匕帝)=2.11x103cm2/cm3。dsv5.5根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器出口的气体流量为12000m3N/h,和除尘效率(分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算)除尘器进口的气体流量为10000mN/h，含尘浓度为4.2g/m3n。含尘浓度为340mg/m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率13解:气体流量按P141(5-43)Q^-(Q1N+Q2N)=11000mN/S；2漏风率P141(5-44)右=QiN—Q2NQin“00%=100絆10O%=20%;除尘效率:PQ考虑漏风，按P142(5-47)n=1_2n32n^1NQ1N=1-0340迴0=90.3%4.2x10000不考虑漏风，按P143(5-48)n=1_」丛=1P1N甞91.9%5.6对于题5.5中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为0.24m2,除尘器阻力系数为9.8，进口气流温度为423K,气体静压为—490Pa,试确定该处尘器运行时的压力损失(假定气体成分接近空气)。解：由气体方程PV=PM=(1.0M宀490心9=0.RT8.31咒423423Q10000XV=—=A0.24X3600273273=17.9m/s按《大气污染控制工程》P142(5-45)iP=98%0^x17.92=1311Pa。25.7有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，

工艺

钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程

设备产生粉尘量为22.2g/s，各级除尘效率分别为80%^95%试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。解：按《大气污染控制工程》P145(5-58)□t=1-(1-3)(1-^2)=1-(1-95%)(1-80%)=99%222粉尘浓度为■g/m3=10g/m3，排放浓度10（1—99%=0.1g/m';2.2298%试绘出分级排放量2.22X0.1=0.222g/s。粉尘间隔/Am<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4质量频率进口g12.00.40.40.73.56.024.0/%出口g27.01.02.03.014.016.029.05.8某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为效率曲线。粉尘间隔/km4~55~66~88~1010~1220~30质量频率进口g113.02.02.03.011.08.0/%出口g26.02.02.02.58.57.0解：按《大气污染控制工程》P144（5—52）ni=1—（p=0.02）计算，如下表所示:g1i粉尘间隔/Am<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4质量频率/%进口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.03/%93959091.49294.797.6粉尘间隔/Am4~55~66~88~1010~1220~30其他质量频率/%进口g113.02.02.03.011.08.024.0出口g26.02.02.02.58.57.003/%99.1989898.398.598.2100据此可作出分级效率曲线。5.9某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下，试确定总除尘效率。平均粒径/Am0.251.02.03.04.05.06.07.08.010.014.020.0>23.5质量频率/%0.10.49.520.020.015.011.08.55.55.54.00.80.2分级效率/%83047.56068.575818689.5959899100解:按《大气污染控制工程》P144（5—54）nT=无^ig1i=72.86%。5.10计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30秒钟内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为为0.4、40、4000Am，空气温度为387.5K，压力为101325Pa,飞灰真密度为2310kg/m3。解：当空气温度为387.5K时P=0.912kg/m3,卩=2.3xi0"^。当dp=0.44m时，应处在Stokes区域。首先进行坎宁汉修正：V=8RT8咒8.314咒387.5訂—23=532.2m/s，V兀MV3.14^28.9^10卩2/Z==9.4x10—m，Kn=—0.499Pvdp2x9.4x100.4—=0.47。则C=1+Kn[1.257+0.4exp(-口0)]=1.61，KnUs=dpPpgC=1.41x10」m/s。184当dp=400^m时，应处于牛顿区，_=1.74『^^g=17.34m/s。adpS400^10^x0.91^17.34Rep——pA2.3咒10'=2750〉500,假设成立。djPp当dp=0.44m时，忽略坎宁汉修正，Us=ppgs18卩=0.088m/S。经验证Re><1，符合Stokes公式。考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分接近dp=0.4kmh=1.41X10「5X30=4.23X10—"mdp=40Mmh=0.088X30=2.64m；dp=4000Mmh=17.35X30=520.5m。Us,因此计算沉降高度时可近似按Us计算。5.11欲通过在空气中的自由沉降来分离石英（真密度为物，混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区。试确定完全分离时所允许的最大石英粒径与最小角闪石粒径的最大比值。2.6g/cm3）和角闪石（真密度为3.5g/cm3）的混合设最大石英粒径dp1,最小角闪石粒径dp2。由题意，1.74Jdp^p1g=1.74严p2Lp2P故沽去齐1-35。5.12直径为200Mm、真密度为1850kg/m3的球形颗粒置于水平的筛子上，用温度293K和压力101325Pa的空气由筛子下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定:雷诺数；3）作用在颗粒上的阻力和阻力系数。1）恰好能吹起颗粒时的气速;2）在此条件下的颗粒解：在所给的空气压强和温度下，P=1.205kg/m3,4=1.8仔10厘Padp=200Pm时,考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5—82）:Us0.153dp.14(Pp-P)0.714g0.714p0.428pO.2860.153(200X10冷1.1418500.7149.810.714,“,==1.03m/s(1.81X10丁.4281.2050286Rep200咒10".03咒1.2051.81勺0厘=13.85，符合过渡区公式。阻力系数按P147（5—62）CP18.5ccc一=3.82。阻力按P146(5—59)Rep6Fp5.1321兀6228=CdApPU=X3.82X（200x10—）x1.20^1.03=7.83x10-N。p24欲使空气泡通过浓盐酸溶液（密度为1.64g/m3，粘度1X10「4Pa.s），以达到干燥的目的。盐酸装在直10cm高12m的圆管内，其深度为22cm,盐酸上方的空气处于298K和101325Pa状态下。若空气的体径为积流量为127L/min，试计算气流能够夹带的盐酸雾滴的最大直径。解:圆管面积1232A=兀d=7.85x10m。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度4UsUs127咒10」3=027m/s。考虑利用过渡区公式:7.85x10」X60O.^dTYPp-PjWgO.714P0.428pO.286代入相关参数P=1.19kg/m3,Pp=1.64x103kg/m3,卩=1.82x10」PaS及us=0.27m/s可解得dp=66Pm。Rep=66x10“1,9”27=1.17A1，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大直径为1.82咒10’66Am。5.14试确定某水泥粉尘排放源下风向无水泥沉降的最大距离。水泥粉尘是从离地面4.5m高处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为25〜500Am，真密度为1960kg/m3，风速为1.4m/s，气温293K，气压为101325Pa。解：粒径为25Pm，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正:Uspg=369><10'm/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间184H45t=一=:=122s，因此L=v.t=1.4X122m=171mUs3.69X10，5.15某种粉尘真密度为2700kg/m3，气体介质（近于空气）温度为433K,压力为101325Pa,试计算粒径为10和500Mm的尘粒在离心力作用下的末端沉降速度。已知离心力场中颗粒的旋转半径为200mm该处的气流切向速度为16m/s。解：在给定条件下P=0.815kg/m3,卩=2.5^10*Pas。当dp=104m，粉尘颗粒处于Stokes区域:d2PdPpUc=184Ut2(1"0冷2咒2700162R18咒2.5咒10°0.2=0.768m/s。dp=500Am，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55花Pdpu22生。因此2^0.03dpPpUt2Uc=1=80.2m/s。经验证，Rep=1307>500,假设成立。飞RP在298K的空气中6.1的体积流速为1.2m3/sNaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽计算能被914cm,高457cm,长1219cn。空气100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.21。1.2解：计算气流水平速度卩=1.82x10“Pas。dmin_j18Av0H18X186X10.03X125860-3=8.4"0f=84Am<1004m，符合层"V2.5X103X9.81X7流区假设。6.4气溶胶含有粒径为0.63和0.83Pm的粒子(质量分数相等)，以3.61L/min的流量通过多层沉降室。2==2.87x10m/s。设粒子处于Stokes区域，取9.14x4.57按《大气污染控制工程》P162(6-4)dmin=J18"82^^10/2.87"0匕4.57=17.2>：10』m=17.24mYPpgLV1.21X103咒9.81x12.19即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6.2直径为1.09Pm的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm,长50cm,共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层可能得到80%勺操作效率。解：按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163(6-5)T|nn80—=—=n2=nq——=18X=222，因此需要设置23层。“2门22f164.96.3有一沉降室长7.0m,高12m气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3，空气粘度0.067kg心g.h)求该沉降室能100%甫集的最小粒径。解:»=0.067kg/(m.h)=1.86咒佶PasL=50cm,P=1.05g/cm3，w=20cm给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。h=0.129cm，卩=0.000182g/(cm